W我以前都听说过:没有比现在更好的时间了. 当然,广义地说,这意味着“现在就抓住机会”,或者对我来说,是为了避免拖延。从心理学的角度来看,这很有道理。作为人类,我们经历着时间的“流逝”,而当下有一种特殊的品质。撇开催眠和梦不谈,没有办法像我们体验现在那样直接体验过去或未来。但这句格言是真的吗?现代物理学是否真的告诉我们,没有比现在更好的时间了?
我们目前最好的时空物理理论是广义相对论。在爱因斯坦一个多世纪前的革命之前,物理学认为时间是一个“外部参数”——一个独立的、基本的现实特征,不受宇宙中任何其他因素的影响。时间的流逝是真实的还是虚幻的(这是一场由来已久的哲学辩论,早在爱因斯坦之前,他的理论确实没有解决),我们现在知道时间间隔不是外部的或普遍确定的。时间是物理系统的内部组成部分,一个与三个空间维度交织在一起的维度。综合起来,这就是“时空”受各种因素的影响,包括速度(相对于其他观测者或系统)和引力。因为相对论假设所有观测者的光速恒定(即使他们彼此相对移动),时空本身必须扩张,时间间隔的概念变得有弹性。
因此,没有一个对现在的普遍概念能平等地适用于所有观察者。在我看来,别人的未来和第三者的过去同样容易成为现实。同时性是相对的。假设你的配偶正在地球的另一边出差。当你在想你有多想她时,她在给你的电子邮件中点击“发送”按钮,告诉你她有多想你。浪漫,对吧?但是,从你的角度来看,这两个事件同时发生,对于乘坐宇宙飞船在地球附近飞驰的外星人来说,时间顺序是不同的。如果宇宙飞船正朝着你配偶的方向飞去,外星人会在你沉思之前观察到你发送的电子邮件。如果宇宙飞船正驶离你的配偶,她的电子邮件将在之后发送。因此,作为相对论的一个结果,当前时刻没有任何特殊或独特之处。事实上,很多时候像你现在这样,其他观察者会称你现在为他们的未来或过去。
形状动力学给我们留下了无数的当下时刻。
我们的故事不会就此结束。虽然广义相对论已经被实验很好地证实了,但它并不是一个完整的宇宙理论。它没有从20世纪物理学和量子力学的另一大支柱中吸取教训。事实上,这两种理论目前的形式是不相容的。例如,在研究黑洞或宇宙起源时,物理学家需要描述非常大的物体(广义相对论擅长这样做),它们被塞进非常小的空间(这是量子力学的领域)。这种情况需要对物理学进行重新思考,并有望有一天导致发现量子引力理论。这种探索背后的困难之一恰恰在于两种理论对时间的不同考虑方式。经典量子力学保留了早期的观点,认为时间是一个不受宇宙本身影响的外部参数。但我们知道时间不能用这种方式来考虑,因为广义相对论告诉我们时间受重力的影响,而重力并不能用量子力学来解释。因此,一种新的量子引力理论很可能会再次颠覆我们的时间概念,就像一个世纪前爱因斯坦所做的那样。21世纪的物理学革命可能就在眼前。
虽然对量子引力的不同建议对时间的性质有不同的看法,但也许最有趣的观点之一是一种称为形状动力学的理论。形状动力学完全抛弃了时间,试图通过空间形状的演变来解释重力的影响,每个空间形状都讲述了宇宙形成的因果故事。这个理论留给我们无数的当下时刻。这些时刻中的每一个都像是相册中的一张照片,其中包含了我们如何到达今天的历史记录(在单独的快照中)。
形状动力学的支持者称这些永恒的、瞬间的现在为“时间胶囊”,并认为我们的大脑将它们缝合在一起,形成时间流逝的错觉。想想我们是如何感知一只跳跃的猫的运动的:我们的眼睛在空中的各个点上捕捉到猫的瞬间“快照”,我们的大脑将它们缝合在一起,创造出运动的错觉。形状动力学提出,一个类似的过程负责时间本身的出现。
至于我们的格言,形状动力学与相对论是一致的:这样说是不对的没有比现在更好的时间了如果形状动力学是正确的,那么宇宙是由许许多多的呈现物组成的,而且根本就不存在时间的连续流逝。
但形状动力学远不是量子引力的唯一途径。例如,在弦理论中,时间的命运是什么?事实证明,在这里这样说也是不正确的没有比现在更好的时间了弦理论假设物理中的点状基本粒子最好被建模为一维扩展对象,它可以采用“弦”的环或段的形式。弦理论框架要求人们采用额外的空间维度(至少有10个空间维度,这取决于理论的味道)这些维度是卷曲的,这样在我们习惯的三维世界中就看不到它们了。一个关于花园软管的类比可能会有所帮助:从远处看(比如说,你卧室的窗户),一根放在后院的软管似乎只有一个维度的长度。但是如果你走到它跟前,你会发现软管有一个第二维度的宽度。
正如弦理论产生了额外的空间维度一样,时间也被认为是弦理论的一个适当版本中的一个永恒元素。在这方面,意义时间不是弦论中的一个基本概念,我们不能说没有比现在更好的时间了因为根本没有时间。
现在,如果你不介意的话,我需要做一大堆事情。没有比现在更宝贵的时间了。
马克·舒梅尔达是一名博士。多伦多大学物理哲学系的候选人,在加拿大北境的科学和人文学科中广泛教授。